L’intérêt porté à la réduction de CO₂ par un nombre croissant de chercheurs est lié à un objectif principal : fabriquer des molécules (acide formique, monoxyde de carbone, méthanol, hydrocarbures, ...) – les ‘carburants solaires’ – dans les liaisons desquelles l’énergie lumineuse pourra être stockée. Une possibilité consiste à transformer la lumière en électricité, qui est alors utilisée pour réduire le dioxyde de carbone. La transformation de CO₂ en CO est une étape clef sur cette route, notamment parce-que le monoxyde de carbone est une brique de base qui peut mener à l’obtention d’hydrocarbures par hydrogénation (procédé Fischer-Tropsch). Je décrirai dans cette présentation le travail que nous avons fait en utilisant des porphyrines de fer diversement substituées, qui se sont avérées être des catalyseurs particulièrement efficaces de la réduction de CO₂ lorsque le centre métallique est réduit au degré d’oxydation 0 (Fe(0)). Ce sera l’occasion d’expliquer et discuter l’apport de la voltamétrie cyclique dans l’analyse des courants catalytiques, ce qui permet non seulement d’étudier les mécanismes mis en jeu, mais aussi de comparer les différents catalyseurs proposés pour réduire CO₂ de façon rigoureuse, et de dégager un ensemble de facteurs qui contrôlent l’efficacité catalytique. Ce qui permet alors d’optimiser les catalyseurs sur des bases rationnelles. Enfin, je montrerai qu’il est possible de réduire sélectivement et efficacement CO₂ non seulement dans des solvants organiques aprotiques (DMF, ACN) mais aussi dans l’eau, où il y a pourtant la réaction concurrente de dégagement d’hydrogène. Une cellule électrochimique permettant de transformer CO₂ et H₂O en CO et O₂, que nous venons de mettre au point dans l’équipe, sera finalement décrite.

Références
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[8] A. Maurin, M. Robert, J. Am. Chem. Soc., 2016, ASAP
[9] Robert et al., soumis.